મિથેનનું ક્લોરિનેશન એ મુક્ત મુલક વિસ્થાપન પ્રક્રિયા છે જે અલ્ટ્રાવાયોલેટ પ્રકાશ $(hv)$ ની હાજરીમાં અથવા ઊંચા તાપમાને $(573-773 \ K)$ થાય છે. મિથેનના હાઇડ્રોજન પરમાણુઓ ક્રમશઃ ક્લોરિન પરમાણુઓ દ્વારા બદલાય છે.
$(i) \ CH_4 + Cl_2 \xrightarrow{hv \text{ or } 573-773 \ K} CH_3Cl + HCl$
$(ii) \ CH_3Cl + Cl_2 \xrightarrow{hv} CH_2Cl_2 + HCl$
$(iii) \ CH_2Cl_2 + Cl_2 \xrightarrow{hv} CHCl_3 + HCl$
$(iv) \ CHCl_3 + Cl_2 \xrightarrow{hv} CCl_4 + HCl$
સમગ્ર પ્રક્રિયા આ મુજબ છે: $CH_4$ $\xrightarrow{Cl_2, hv, -HCl} CH_3Cl$ $\xrightarrow{Cl_2, hv, -HCl} CH_2Cl_2$ $\xrightarrow{Cl_2, hv, -HCl} CHCl_3$ $\xrightarrow{Cl_2, hv, -HCl} CCl_4$.